Akoestische modellering

Een belangrijke methodiek die gevolgd kan worden bij het maken van een akoestisch ontwerp is die van de modellering. Hierbij worden numerieke technieken gebruikt om de akoestische eigenschappen van de ruimte te berekenen aan de hand van de fysische gegevens van de ruimten. Op basis hiervan kan zo het akoestisch comfort en andere aspecten van de realisatie ingeschat worden.

De gebruikte modelleringssoftware is gebaseerd op de geometrische akoestiek. In de geometrische akoestiek wordt de voortplanting van een geluidsgolf gemodelleerd door een set van discrete 'geluidsstralen', die zich volgens bepaalde rechtlijnige paden voortbewegen. Elke reflectie van zo een straal op een oppervlak wordt gemodelleerd door een nieuwe bron, nl. een spiegelbron, die een gereflecteerde geluidsstraal uitstuurt, net zoals een spiegel het licht reflecteert. Aan de hand van algoritmes kunnen de paden van de verschillende stralen doorheen een gebouw getraceerd worden, en kan het geluidsniveau en andere akoestische eigenschappen op verschillende plaatsen bepaald worden. Op die manier kunnen verschillende akoestische specificaties berekend worden. Zo krijgt men ook een beeld van de verspreiding van de geluidsniveaus. Ook laat de software verschillende visualisaties van projectresultaten toe.

Als input voor deze modellen is een gedetailleerde beschrijving van de fysische aspecten van de ruimtes nodig. Het gaat hierbij over de afmetingen, de vorm, de positie en eigenschappen van de aanwezige materialen, ... Voor nieuwe ontwerpen zoals bij nieuwbouw het geval is, zijn doorgaans 3D-modellen beschikbaar die deze informatie bevatten en het opzetten van een modellering vereenvoudigen. Het verzamelen van betrouwbare numerieke gegevens over de akoestische eigenschappen van de gebruikte materialen (bv. akoestische absorptiecoëfficiënt) is een belangrijk aandachtspunt. Typisch kunnen hier waarden gebruikt worden van standaardmaterialen die in een materiaalbibliotheek zijn opgenomen. Naarmate deze materialen beter overeenstemmen met de werkelijk gebruikte materialen, zullen de modelleringsresultaten beter overeen stemmen met de realiteit.

Bij nieuwbouw is het voorspellen van de akoestische eigenschappen van een gebouw een grote meerwaarde. Met beperkte experimentele controles kan men zich dan zeker stellen van de bekomen resultaten.
Bij renovatie kunnen akoestische simulaties helpen om de optimale interventie vast te leggen. Om het akoestisch comfort in een ruimte te verbeteren kunnen immers verschillende opties genomen worden. Dit kan gaan over verschillende mogelijkheden ter verbetering van de nagalm
(keuze tussen opgehangen akoestische plafondpanelen, plafondtegels, wandpanelen, akoestisch absorberende voorwerpen, …) of ter rechtstreekse beoordeling van producten die door verschillende leveranciers aangeboden worden, om deze objectief met elkaar te vergelijken. Over het algemeen kan men bij renovatie niet direct vertrekken van beschikbare 3D-modellen, maar zal men de geometrie van het gebouw moeten bekomen uitgaande van beschikbare plangegevens of van opmetingen ter plaatse. Op die manier kan een vereenvoudigd 3D-model van de ruimte(s) opgesteld worden dat voor de simulaties vereist is. Ook dienen de aanwezige materialen getypeerd te worden zodat ze in het model met hun akoestische specificaties opgenomen kunnen worden. Om dit voorbereidend proces te valideren is het aangewezen een aantal experimentele metingen uit te voeren, waardoor modelparameters afgesteld kunnen worden zodat de opgemeten akoestische eigenschappen door de modellering ook voorspeld worden. Op die manier is het model gekalibreerd en dus in overeenkomst met de gebouwde situatie.
Soms is dit niet eenvoudig te bereiken, en dient het model verder verfijnd te worden (door verdere detaillering van de geometrie, door verbeterde karakterisatie van de materiaaleigenschappen, en door verbeterde simulatieparameters) om de overeenkomst uiteindelijk toch te bekomen.

Zoals aangegeven is het doel vaak om bepaalde varianten van een mogelijke oplossing te onderzoeken. Ook meer gerichte aspecten zoals verschillen in dimensies, andere posities of andere types van ingezette materialen kunnen op die manier gemakkelijk vergeleken worden. Bovendien is men in staat aan de hand van prijsgegevens de kostprijs van het ontwerp te koppelen aan de te verwachten performantie, wat uiteraard een belangrijk aandachtspunt is bij het maken van een keuze binnen het heel diverse gamma van oplossingen die op de markt aangeprezen worden.

In het kader van het project, werd voorafgaand aan de interventies ter verbetering van het akoestisch comfort in de WZC modellering toegepast via Odeon v12. Vanuit de specifieke noden van het WZC, waren oplossingen met verschillende akoestische materialen en afmetingen mogelijk. De relevante delen van het WZC werden gemodelleerd om op die manier meest geschikte interventie te kiezen op basis van de te verwachten akoestische verbeteringen, het kostenaspect, het installatiegemak en de beschikbare ondersteunende middelen.

<< terug